Lo que nos dicen los climas pasados sobre el actual cambio climático

Introducción

Esto es una traducción adaptada del resumen del capítulo 5 del informe del IPCC AR5 de 2013. “ Information from Paleoclimate Archives”

Masson-Delmotte, V., M. Schulz, A. Abe-Ouchi, J. Beer, A. Ganopolski, J.F. González Rouco, E. Jansen, K. Lambeck, J. Luterbacher, T. Naish, T. Osborn, B. Otto-Bliesner, T. Quinn, R. Ramesh, M. Rojas, X. Shao and A. Timmermann, 2013: Information from Paleoclimate Archives. In: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. 

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Variaciones de gases de efecto invernadero y respuestas climáticas pasadas

Es un hecho que las concentraciones actuales de la atmósfera de gases de efecto invernadero (GEI) dióxido de carbono (CO₂), metano (CH₄) y el óxido nitroso (N₂O) superan el rango de concentraciones registradas en núcleos de hielo durante los últimos 800.000 años. Los cambios en las concentraciones atmosféricas de GEI se pueden determinar con confianza muy alta a partir de núcleos de hielo polar.

Las concentraciones atmosféricas y el forzamiento radiativo asociado no tienen precedentes con respecto a la resolución más alta registros de testigos de hielo de los últimos 22.000 años. Es posible también que no tenga precedentes con los registros de menor resolución los últimos 800.000 años.

Existe un alto grado de confianza en que los cambios en la concentración de CO₂ atmosférico juegan un papel importante en los ciclos glaciales e interglaciares. Aunque el principal impulsor de los ciclos glaciales e interglaciares radica en la distribución estacional y latitudinal de la energía solar entrante impulsada por cambios en la geometría de la órbita de la Tierra alrededor del Sol ("forzamiento orbital”), las reconstrucciones y simulaciones  muestran que la magnitud de los cambios de volumen de hielo y temperatura glacial-interglaciar no pueden explicarse sin tener en cuenta los cambios en el contenido atmosférico de CO₂ y las retroalimentaciones climáticas asociadas. Durante la última desglaciación, la temperatura media mundial aumentó entre   3°C y 8°C. Si bien la tasa media de calentamiento global era de entre 0.3°C a 0.8°C por cada mil años, dos periodos estuvieron marcados por cambios más rápidos en tasas de calentamiento, probablemente entre 1 °C y 1,5 °C  cada mil años, aunque regionalmente y en escalas de tiempo más cortas pueden haber ocurrido tasas más altas.

Nuevas estimaciones de la sensibilidad climática de equilibrio basadas en reconstrucciones y simulaciones del Último Máximo Glacial (hace 21.000 años a 19.000 años) muestran que al duplicar la concentración de CO₂ atmosférico son muy improbables valores tanto por debajo de 1°C como por encima de 6°C. En algunos modelos, la sensibilidad climática difiere entre climas cálidos y fríos debido a las diferencias en la representación de retroalimentaciones en las nubes.

La temperatura superficial media mundial estuvo significativamente por encima de los niveles preindustriales durante varios periodos caracterizados por altas concentraciones atmosféricas de CO₂. Durante el Plioceno medio (hace 3,3 a 3,0 millones de años), la concentración atmosférica de CO₂ estuvo entre 350 ppm y 450 ppm (confianza media) las temperaturas medias globales en la superficie eran de 1,9°C.a 3,6°C  superiores al del clima preindustrial. Durante el Eoceno temprano (hace 52 a 48 millones de años), la atmósfera tenía concentraciones de CO₂  alrededor de 1000 ppm (confianza media) cuando las temperaturas superficiales medias globales eran de 9°C a 14°C  mayores que para las condiciones preindustriales.

Nuevas reconstrucciones de temperatura y simulaciones de climas pasados  muestran con alta confianza una amplificación polar en respuesta a los cambios en la concentración de CO₂ atmosférico. Para altos niveles de CO₂ como sucedió en el Eoceno o del Plioceno y niveles bajos de CO₂ como como el Último Máximo Glacial (hace 21.000 a 19.000 años), reconstrucciones y simulaciones de la temperatura global del aire, muestran una respuesta más fuerte a los cambios en las concentraciones de GEI en la atmósfera en latitudes altas en comparación con el promedio mundial.

Es decir, para concentraciones de CO₂ similares a las actuales y una vez alcanzado el equilibrio térmico del sistema océano-criosfera,  podemos esperar temperaturas entre 2 y 3,5 ºC superiores  a la época preindustrial. (Actualmente son de entre 1 y 1,2 ºC, hay que tener en cuenta la inercia térmica del sistema océano-criosfera). Por cierto la tasa de calentamiento es aproximadamente de 1ºC cada 100 años, en el mejor de los casos es 10 veces más rápida que cualquier tasa de calentamiento natural.

Resumiendo. Si hoy dejásemos de emitir gases de invernadero, el calentamiento continuaría durante un mínimo de 100 a 150 años hasta alcanzar un valor cercano a los 3ºC respecto a la época preindustrial.

Cambios globales en el nivel del mar durante períodos cálidos pasados

La tasa actual de cambio del nivel medio global del mar, a partir del finales del siglo XIX y principios del XX, es, con confianza media, inusualmente alta en el contexto de variaciones a escala centenaria de la últimos dos milenios. La magnitud de la media mundial a escala centenaria las variaciones del nivel del mar no superaron los 25 cm en los últimos milenios (confianza media).

Hay un nivel de confianza muy alto en que la media global máxima nivel del mar durante el último período interglaciar (129.000 a 116.000 hace años) fue, durante varios miles de años, al menos 5 m más alto que el presente y alta confianza de que no superó los 10 m por encima del presente. La mejor estimación es 6 m más alta que la actual. Basado en cambios de elevación derivados de una muestra de un núcleo de hielo de Groenlandia, la capa de hielo de Groenlandia muy probablemente contribuyó entre 1,4 y 4,3 m equivalentes al nivel del mar, lo que implica con confianza media una contribución de la capa de hielo antártica al nivel medio global del mar durante el último período interglaciar.

Existe un alto grado de confianza en que el nivel medio global del mar estaba por encima presente durante algunos intervalos cálidos del Plioceno medio (3.3

a 3,0 millones de años), lo que implica un volumen reducido de las capas de hielo polar. Las mejores estimaciones de varios métodos implican con alta confianza que el nivel del mar no ha superado los +20 m durante los períodos más cálido períodos del Plioceno, debido a la desglaciación de Groenlandia y el  área occidental de la Antártida y algunas áreas de la capa de hielo de la Antártida oriental.

 

Se habla mucho de si el nivel del mar aumentará un metro de aquí al año 2100. Los registros geológicos nos dicen que si hoy dejásemos de emitir gases de invernadero, el nivel del mar subirá hasta cerca de 20 metros. El único consuelo que podemos tener, es que no será en este siglo.

 

Cambio climático reciente observado en el contexto de variabilidad climática interglacial

 

Nuevas reconstrucciones de temperatura y simulaciones de los milenios más cálidos del último período interglaciar (129.000 a 116.000 hace años) muestran con confianza media que la media global las temperaturas superficiales anuales nunca fueron más de 2°C más altas que las temperaturas preindustriales. La temperatura de la superficie en latitudes altas, promediada sobre varios miles de años, fue al menos 2°C más cálida que la actual (alta confianza). Un mayor calentamiento estacional y anual debido a un forzamiento orbital en latitudes altas, confirma la importancia de las retroalimentaciones de la criosfera para la estacionalidad. Durante estos períodos, las concentraciones atmosféricas de GEI estaban cerca del nivel preindustrial.

 

Hay un nivel de confianza alto en que el calentamiento medio anual de la superficie desde el siglo XX ha revertido las tendencias de enfriamiento a largo plazo de los últimos 5000 años en latitudes medias a altas del hemisferio norte. Las reconstrucciones de la temperatura de la superficie revelan una  tendencia multimilenaria al enfriamiento a lo largo de los últimos 5000 años. La última tendencia al enfriamiento persistió hasta el siglo XIX y puede atribuirse con alta confianza al forzamiento orbital, según simulaciones de modelos climáticos.

 

Existe una confianza media a partir de las reconstrucciones de que la actual la retirada del hielo marino en el verano (1980–2012) no tiene precedentes y las temperaturas de la superficie del mar en el Ártico han sido anormalmente altas en la perspectiva de al menos los últimos 1450 años. Existe un alto grado de confianza en que la retirada de los glaciares extratropicales del hemisferio norte hace entre 8000 y 6000 años se debieron principalmente a la alta insolación de verano (forzamiento orbital). El retroceso glaciar actual ocurre dentro de un contexto de forzamiento orbital que sería favorable para el crecimiento de los glaciares en el hemisferio Norte. Si los glaciares continúan reduciéndose al nivel actual, la mayoría de los glaciares extratropicales se reducirán a la mínima extensión, que existió entre hace 8000 y 6000 años, dentro de este siglo (confianza media).

 

Para las temperaturas medias anuales del hemisferio Norte, el período 1983–2012 fue muy probablemente el período de 30 años más cálido de los últimos 800 años (nivel de confianza alto) y probablemente el período de 30 años más cálido del últimos 1400 años (confianza media). Esto está respaldado por la comparación de temperaturas instrumentales con múltiples reconstrucciones de una variedad de datos indirectos y métodos estadísticos. En respuesta a la radiación solar, forzamiento volcánico  y antropogénico, los modelos climáticos simulan los cambios de temperatura observados durante los últimos 1200 años en el hemisferio norte, que son generalmente consistentes en magnitud con las reconstrucciones, dentro de sus rangos de incertidumbre.

 

Las reconstrucciones de temperatura de la superficie a escala continental muestran, con alta confianza, períodos de varias décadas durante el óptimo climático medieval (950 a 1250) que algunas regiones fueron tan cálidas como  como a mediados del siglo XX y en otros tan cálidas como a finales del siglo XX. Con un nivel de confianza alto, estos períodos cálidos regionales no fueron tan sincrónicos entre regiones como el calentamiento desde mediados del siglo XX. Basado en la comparación entre reconstrucciones y simulaciones, hay un alto nivel de confianza en que no solo influyeron los forzamientos orbitales externos, el forzamiento solar y el volcánico, también contribuyó sustancialmente la variabilidad interna, al patrón espacial y al momento en que  la temperatura de la superficie cambió entre las condiciones de óptimo climático medieval y la pequeña edad de hielo (1450 a 1850).

 

Existe un alto nivel de confianza para las sequías durante el último milenio fueron de mayor magnitud y mayor duración que las observadas desde principios del siglo XX en muchas regiones. Hay confianza media en que ocurrieron más megasequías en el monzón de Asia y condiciones más húmedas prevalecieron en las zonas áridas de Asia Central y el Sur Región monzónica americana durante la Pequeña Edad de Hielo (1450 a 1850) en comparación con el óptimo climático medieval (950 a 1250).

 

Con confianza alta, durante los últimos cinco siglos, ocurrieron inundaciones mayores que las registradas desde 1900 en el norte y Europa central, región del Mediterráneo occidental y Asia oriental. Hay confianza media en que las grandes inundaciones modernas son comparables igualan o superan las inundaciones históricas en magnitud y/o frecuencia en el Cercano Oriente, India y América del Norte central.

 

Cambios pasados en los modos climáticos

 

Nuevos resultados de registros de coral de alta resolución con confianza alta indican que el sistema El Niño-Oscilación del Sur (ENSO) se ha mantenido muy variable a lo largo de los últimos 7000 años, sin mostrar evidencia perceptible de una modulación orbital. Esto es consistente con una débil reducción de la amplitud a mediados del Holoceno de solo un 10% simulada por la mayoría de  modelos climáticos.

Con alta confianza, los cambios decadales y multidecadales en el Índice de Oscilación del Atlántico Norte (NAO) de invierno observado desde del siglo XX  tiene precedentes en el contexto de los últimos 500 años. Períodos de NAO invernal negativa o positiva con fases persistente, similares a las observadas en las décadas de 1960 y 1990 a 2000, respectivamente, no son inusuales en el contexto de las reconstrucciones NAO durante al menos los últimos 500 años.  

 

Cambio climático abrupto e irreversibilidad

 

Con confianza alta, el modo interglaciar de la circulación de vuelco meridional del océano Atlántico (AMOC) [Corriente del Golfo] puede recuperarse de una entrada de agua dulce a corto plazo en el norte subpolar Atlántico. Hace aproximadamente 8200 años, una repentina liberación de agua dulce ocurrió durante las etapas finales del derretimiento de la capa de hielo de América del Norte. Las observaciones  paleoclimáticas y los resultados del modelo indican, con un alto nivel de confianza, una marcada reducción en la fuerza de la AMOC seguida por una recuperación rápida, dentro de aproximadamente 200 años después de la perturbación.

 

A partir de nuevas reconstrucciones paleoclimáticas y estudios de modelado, hay un nivel de confianza muy alto de que la AMOC se ha reducido y el enfriamiento en la región asociada del Atlántico Norte, ha provocado desplazamientos hacia el sur de la Zona de Convergencia Intertropical Atlántica, y también ha afectado a América (Norte y Sur), y a los sistemas monzónicos africanos y asiáticos.

Es virtualmente seguro que el forzamiento orbital no podrá desencadenar una glaciación generalizada durante los próximos 1000 años. Los registros paleoclimáticos indican que, para configuraciones orbitales cercanas a la actual, los comienzos de la eras glaciares solo ocurrieron para concentraciones de CO₂ atmosférico significativamente más bajas que los niveles preindustriales.

 Los modelos climáticos no simulan un inicio glacial durante los próximos 50.000 años si Las concentraciones de CO₂ se mantienen por encima de 300 ppm.  Hay un nivel de confianza alto en que los volúmenes de hielo de Groenlandia y las capas de hielo de la Antártida occidental se redujeron durante los períodos de la últimos millones de años que fueron globalmente más cálidos que el presente. Las simulaciones de modelos de la capa de hielo y los datos geológicos sugieren que la capa de hielo de la Antártida Occidental es muy sensible al calentamiento del subsuelo del Océano Austral e implican con confianza media que la capa de hielo de la Antártida Occidental se puede  retirar si la concentración de CO₂ atmosférico se mantiene dentro o por encima del rango de 350 ppm a 450 ppm durante varios milenios.

El cambio climático actual ha trastocado múltiples procesos naturales hasta el punto de que algunos de ellos, como las glaciaciones no se producirán con los niveles actuales de CO₂  durante miles de años en el futuro.